М а г и с т р а л ь
Рис. 5.2 Устройство ЭВМ
Такой магистрально-модульный принцип построения ЭВМ сейчас получил широкое распространение, т.к. обладает разными достоинствами:
Процессор управляет всеми устройствами с помощью одних и тех же команд;
Можно подключать к магистрали новые внешние устройства;
Можно легко заменять вышедшие из строя или устаревшие модули на новые.
Из готовых модулей можно составлять ЭВМ разной мощности и назначения.
Такой принцип построения ЭВМ часто называют принципом открытой архитектуры. Для того, чтобы части компьютера подходили друг к другу, регламентируются и стандартизируются входные и выходные параметры каждого из модулей, а также условия их сопряжения друг с другом.
У компьютера бывают внешние устройства и внутренние. Внешние устройства еще часто называют периферийными устройствами или просто периферией. К периферии относятся, как правило, устройства для приема и выдачи информации. К внутренним относятся те устройства, которые находятся внутри системного блока. В основном они занимаются обработкой и хранением информации.
Процессор осуществляет обработку информации и управляет работой других блоков. Обращение процессора к внешнему устройству похоже на вызов абонента по телефону. Все устройства пронумерованы. Когда нужно обратиться к внешнему устройству, в магистраль посылается его номер. Как и телефон, устройство может быть занято или свободно. Приняв сигнал «свободно», процессор посылает этому устройству необходимую информацию. Каждое внешнее устройство снабжено приемником сигналов – контроллером (или адаптером). Контроллер играет роль телефонного аппарата. Оно принимает сигнал от процессора и дешифрует его, согласовывает работу каждого устройства с центральным процессором.
5.2.2 Принципы Джона фон Неймана
Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, сформулированных американским ученым Джоном фон Нейманом еще в 1945 году в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой программой, т.е. программой, хранящейся в памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства. Перечислим основные принципы Джона фон Неймана:
Принцип программного управления. Работа ЭВМ осуществляется под управлением программы. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически,
Принцип хранимой программы. Программа хранится в памяти ЭВМ как и остальные данные с которыми работает машина. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции – перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
Принцип двоичного кодирования. Вся информация в компьютере кодируется в двоичном коде.
ЭВМ должна состоять из:
арифметико-логического устройства, предназначенного для выполнения арифметических и логических операций;
устройства управления, которое управляет всей работой машины;
запоминающего устройства;
устройства ввода-вывода информации.
Арифметико-логическое устройство и устройство управления обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором.
|
